桁架机械手控制系统
桁架机械手结构和设计分析
桁架机械手结构和设计分析桁架机械手是一种利用桁架结构设计的机械手臂，具有轻量化、高强度和高稳定性的特点，被广泛应用于工业机器人、航空航天、汽车制造等领域。
在本文中，我们将对桁架机械手的结构和设计进行分析，探讨其优点和应用前景。
一、桁架机械手结构分析1. 桁架结构桁架结构是由多个横竖交错的杆件和节点连接构成的空间结构，能够承受较大的受力，并且具有较高的刚度和稳定性。
采用桁架结构设计的机械手臂能够具有较高的承载能力和较好的运动稳定性。
2. 关节连接桁架机械手的关节连接采用智能化设计，可以实现多自由度的运动，并且具有较大的工作空间。
关节连接的结构设计也决定了机械手的精度和灵活性，因此需要进行精细的设计和优化。
3. 轨迹规划桁架机械手的轨迹规划采用先进的控制算法和传感器技术，可以实现高精度、高速度的运动控制，并且能够适应复杂的工作环境和任务需求。
桁架机械手在实际生产中具有较大的应用前景。
1. 轻量化设计桁架机械手的设计采用轻量化材料和结构设计，能够实现机械手的轻盈、高强度和高稳定性。
轻量化设计也能够减小机械手的能耗和成本，提高其工作效率和经济性。
2. 结构优化3. 控制系统三、桁架机械手的应用前景1. 工业机器人2. 航空航天桁架机械手在航空航天领域具有较大的应用前景，能够实现飞机部件的装配和维护工作，提高生产效率和质量。
桁架机械手也能够适应复杂的空间环境和任务需求，因此具有较大的市场潜力。
3. 汽车制造桁架机械手具有较高的优点和应用前景，能够满足复杂生产环境和任务需求，因此在工业自动化领域具有较大的市场需求和发展空间。
相信随着科技的不断进步和创新，桁架机械手将会在未来的工业自动化中发挥越来越重要的作用。
桁架机械手结构和设计分析
桁架机械手结构和设计分析1. 引言1.1 桁架机械手结构和设计分析介绍桁架机械手是一种具有高度灵活性和精准性的工业机器人，其设计和结构分析对于提高生产效率和质量具有重要意义。
本文将对桁架机械手的结构和设计进行深入分析，并探讨其工作原理、结构组成、设计要点、性能优势和应用领域。
桁架机械手通过桁架结构实现多自由度运动，可以完成复杂的工业任务。
其结构由横梁、立柱、关节和执行器等组成，通过精密的控制系统实现精准定位和操作。
设计要点包括结构刚度、负载能力、运动速度和精度等方面，关乎机器人的稳定性和性能表现。
桁架机械手具有快速响应、高精度、重复性好、节能环保等优势，适用于各种制造业领域，如汽车制造、电子设备组装、航空航天等。
通过优化设计和控制算法，桁架机械手在现代工业生产中发挥着不可替代的作用。
在深入分析和研究桁架机械手的结构和设计特点的基础上，可以更好地理解其工作原理和性能优势，为其在工业生产中的应用提供更有效的支持和指导。
2. 正文2.1 桁架机械手的工作原理分析桁架机械手是一种常用于工业生产线上的自动化装配机器人，其工作原理可以分为三个主要部分：控制系统、传动系统和执行系统。
控制系统是桁架机械手的大脑，负责接收并处理来自外部的指令，以实现机械手的各项动作。
控制系统通常由PLC（可编程逻辑控制器）或者工控机组成，通过编程来实现机械手的自动化操作。
控制系统可以根据预先设定的程序来指导机械手进行各种动作，包括抓取、放置、旋转等。
传动系统是桁架机械手的动力来源，主要由伺服电机、减速器、传动链条等组成。
伺服电机可以提供足够的力和速度，减速器可以将电机提供的高速度降低到合适的速度，传动链条将力传递给机械手各部件，使其进行相应动作。
执行系统是桁架机械手的动作执行部分，包括各种执行器、传感器等。
执行系统根据控制系统发出的指令，利用传动系统提供的动力，实现机械手的各项动作。
传感器可以监测机械手的位置、速度、力度等参数，确保机械手的准确运行。
桁架机械手的结构组成和动作原理
桁架机械手的结构组成和动作原理桁架机械手主要实现机床制造过程的自动化，并采用了集成加工技术，适用于生产线的上下料、工件翻转、工件转序等。
桁架机械手由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。
按机器人结构分类为直角坐标型，机械手沿二维直角坐标系移动。
主体部分通常采用龙门式结构，由y向横梁与导轨、z向滑枕、十字滑座、立柱、过渡连接板和基座等部分组成，z向的直线运动皆为交流伺服电动机通过蜗轮减速器驱动齿轮与y向横梁、z向滑枕上固定的齿条作滚动，驱动移动部件沿导轨快速运动。
移动部件为质量较轻的十字滑座和z向滑枕，滑枕采用由铝合金拉制的型材。
横梁采用方钢型材，在横梁上安装有导轨和齿条，通过滚轮与导轨接触，整个机械手都悬挂在其上。
桁架机械手的控制核心通过工业控制器(如：PLC，运动控制，单片机等)实现。
通过控制器对各种输入(各种传感器，按钮等)信号的分析处理，做出一定的逻辑判断后，对各个输出元件(继电器，电机驱动器，指示灯等)下达执行命令，完成X，Y，Z三轴之间的联合运动，以此实现一整套的全自动作业流程。
在国内的机械加工，目前很多都是使用专机或人工进行机床上下料的方式，但是随着社会的进步和发展，科技的日益进步，产品更新换代加快，专机和人工有很多不足，占地面积大，柔性不够，生存效率低下，等等已经不能满足大批量生产的需求。
由于桁架机械手输送的速度快，加速度大，加减速时间短。
当输送较重的工件时，惯量大，因此，伺服驱动电机要有足够的驱动和制动的能力，支撑元件也要有足够的刚度及强度。
只有这样，才能使伺服电动机满足桁架机械手输送的高响应、高刚度及高精度要求。
在选择合适伺服电动机的情况下，根据物料运动的距离和运行节拍，计算出伺服系统的位移和轨迹，对驱动器PID参数进行动态调整。
桁架机械手根据接收到的位移、速度指令，经变化、放大并调整处理后，传递给运动单元，通过光纤传感器对运行状态进行实时检测，在高速搬运过程中，运动部件在极短的时间内到达给定的速度，并能在高速行程中瞬间准停，通过高分辩率式编码器的插补运算，控制机械误差和测量误差对运动精度的影响。
二轴桁架机器人控制系统实训报告
二轴桁架机器人控制系统实训报告
一、实验目的
了解常用电器元件的使用。
了解步进和伺服电机的使用。
3.熟悉 PLC控制。
4.体会析架机械手的搬运过程。
二、实验器材
1.格架机械手实训装置1套。
2.多心电缆线一根。
3.一字螺丝刀(小)一只。
三、实验原理
PLC根据事先下载的程序来输出高速脉冲到步进驱动器或伺服驱动器，步进驱动器或伺服驱动器使步进电机或伺服电机运转。
四、实验步骤
1.根据附表一用多心电缆线连接机构和电路板:
2.如下图插上电源插头，推上空开，给设备上电:
3.打开三联件。
4.如下图，上电后等待PLC初始化完成（run灯常亮绿灯)，按
下启动按钮，机械手回零完成后，放一个物料到原料仓里，机械手抓取物料到模拟加工进行加工，加工完成后，机械手把加工好的成品放入成品仓。
再次放一个物料到原料仓里，机械手将继续上述过程。
按下停止或急停，机械手停止;急停旋起后或者不再按停止按钮，此时按下启动，机械手再次运行。
5.实训结束，关闭电源，整理实验台。
基于PMAC的四轴桁架机械手控制系统设计与研究
然而，尽管本次演示的研究取得了一定的成果，但仍存在一些不足之处，例 如未考虑复杂的生产环境对控制系统性能的影响。未来研究方向可以包括拓展控 制算法以适应更复杂的生产环境和提高机械手的自适应性。
参考内容
引言
四轴飞行器是一种具有广泛应用前景的无人机，其控制系统对于飞行器的稳 定性和精度具有至关重要的作用。随着科技的不断进步，嵌入式技术逐渐成为四 轴飞行器控制系统的重要发展方向。本次演示将围绕基于嵌入式的四轴飞行器控 制系统展开研究与设计进行详细阐述。
PMAC作为一种可编程自动化控制器，广泛应用于各种工业自动化设备中。近 年来，越来越多的研究基于PMAC的桁架机械手控制系统设计。这些研究主要集中 在运动学模型建立、动力学分析、传感器融合等方面。此外，一些研究还了控制 策略的设计，以实现更精确和灵活的机械手控制。
研究方法
本次演示在设计和实现基于PMAC的四轴桁架机械手控制系统时，主要考虑了 以下因素：
基于PMAC的四轴桁架机械手控 制系统设计与研究
01 摘要
03 文献综述
目录
02 引言 04 研究方法
目录
05 结果与讨论
07 参考内容
06 结论
摘要
本次演示主要研究了基于PMAC（Programmable Machine Automation Controller）的四轴桁架机械手控制系统的设计与实现。针对工业生产中的桁架 机械手控制问题，本次演示提出了一种新的控制策略，旨在提高机械手的运动精 度、稳定性和灵活性。通过实验验证，本次演示所设计的控制系统在桁架机械手 应用中具有显著的优势。
感谢观看
引言
桁架机械手在现代化工业生产中扮演着举足轻重的角色，尤其在精密制造、 自动化生产线等领域发挥着重要作用。为了满足工业生产不断提高的精度和效率 要求，针对桁架机械手的控制系统设计显得尤为重要。本次演示旨在研究基于 PMAC的四轴桁架机械手控制系统的设计与实现，以期提高机械手的运动性能。
桁架机械手的结构设计
桁架机械手的结构设计一、引言介绍桁架机械手的定义和应用领域，阐述桁架机械手结构设计的重要性。
二、桁架机械手的基本结构1. 桁架机械手的组成部分：支撑结构、运动机构、末端执行器。
2. 支撑结构：固定在地面上，承受整个系统的重量和力矩，保证系统稳定。
3. 运动机构：由电机、减速器、传动装置等组成，控制桁架机械手在三维空间内的运动。
4. 末端执行器：根据不同应用场景选择不同的执行器，如夹爪、喷嘴等。
三、桁架机械手的运动方式1. 平移运动：通过水平方向上的移动实现物体在平面内的移动。
2. 提升运动：通过垂直方向上移动实现物体在竖直方向上的变化。
3. 回转运动：通过旋转实现物体在水平面内或竖直平面内旋转。
四、桁架机械手关节设计1. 关节类型：旋转关节和直线关节。
2. 关节传动方式：齿轮传动、同步带传动、蜗轮蜗杆传动等。
3. 关节驱动方式：电机驱动、液压驱动、气压驱动等。
五、桁架机械手的控制系统1. 控制系统的组成部分：控制器、编码器、传感器等。
2. 控制系统的工作原理：通过编程实现对机械手的运动控制。
3. 控制系统的分类：开环控制和闭环控制。
六、桁架机械手结构设计中需要考虑的因素1. 负载能力：根据实际应用需求确定负载能力，选择合适的支撑结构和执行器。
2. 运动速度和精度：根据应用场景确定运动速度和精度要求，选择合适的电机和传感器。
3. 系统稳定性：保证整个系统在运行过程中稳定可靠，避免因失稳而导致事故发生。
七、桁架机械手结构设计案例分析以某厂家生产的桁架机械手为例，介绍其具体结构设计方案，包括支撑结构、运动机构、执行器等。
八、桁架机械手结构设计的未来发展趋势1. 智能化：引入人工智能技术，实现自主学习和自主决策。
2. 模块化：将桁架机械手模块化，方便维护和升级。
3. 轻量化：采用新型材料和结构设计，减轻整个系统的重量。
九、结论总结桁架机械手的结构设计要点和发展趋势，强调其在工业生产中的重要作用。
桁架机械手工作原理
桁架机械手工作原理
桁架机械手是一种多关节并联机器人，由支架、执行器、关节和末端执行器等组成。
工作原理如下：
1. 结构：桁架机械手采用类似桥梁桁架结构，通过众多连接件和连接杆件组成支架，形成一个空间框架结构。
2. 关节：桁架机械手通常有多个关节，在每个关节处设置执行器，可以控制关节的转动。
关节的旋转在三维空间内构建出机械手的工作区域。
3. 传动：执行器通过传动装置将动力传递给关节，使关节能够做出相应的运动。
传动方式可以有齿轮传动、链条传动、皮带传动等多种方式。
4. 控制系统：桁架机械手的关节运动由控制系统控制。
控制系统接收输入信号，经过处理后，将控制信号发送给执行器，从而实现机械手的运动。
控制系统可以采用编程控制、传感器反馈控制等方式。
5. 末端执行器：桁架机械手的末端通常安装有执行器，可以用于抓取、搬运、装配等操作。
末端执行器可以是夹具、机械手爪、吸盘等。
总体来说，桁架机械手通过关节的连续旋转和末端执行器的操作，完成各种工业生产任务。
工作原理是通过控制系统控制关节运动，从而实现末端执行器对物体的操作。
桁架机械手具有结构简单、运动灵活和可扩展性强等特点，广泛应用于物流、装配、焊接、喷涂等领域。
桁架机械手控制系统
-I-
1.桁架机械手控制系统
北京凯恩帝自动化科技有限公司
1 桁架机械手控制系统
1.1
基本配置
系统组成
概述
触摸屏版本：RS485_115200_E82_160530 PLC 版本：KTC_STD_3.0_201603xx CNC 软件版本：KTC_B02_V4.0.00a_160128[01_160127] 控制轴数：3 个（X 轴控制料盘，Y 轴和 Z 轴控制桁架机械手） 控制料盘数：2 个
切换窗口
按对应键可在不同窗口间切换。
-3-
工作方式切换键
工作方式状态 报警状态
北京凯恩帝自动化科技有限公司
1.桁架机械手控制系统
1.3.1.2 状态显示
换料工作状态
自动换料（连续运行）、自动换料（单段运行）。
工作方式状态
自动方式、手动方式、手轮方式、回零方式
报警状态
NC 报警：CNC 报警标志置位，解除 NC 报警后改标志消失 PLC 报警：PLC 报警标志置位，解除 PLC 报警后改标志消失 PLC 工作异常：PLC 未及时更新计数器，检查 PLC 版本并确认 D10908 数值是否变化 脱机运行：触摸屏未与 CNC 建立连接，在设置页面检查触摸屏 ID 密码是否正确 未连接电缆：触摸屏 COM2 口上未接收到任何反馈数据，检查电缆连接 未初始化 ID：触摸屏 ID 码为空，请联系机床厂家
桁架机械手结构和设计分析
桁架机械手结构和设计分析桁架机械手是一种常见的工业机械设备，用于完成各种物料的搬运和装配作业。
它的结构设计和性能表现直接关系到实际生产中的效率和质量。
对桁架机械手的结构和设计进行深入分析，可以帮助我们更好地了解其工作原理，优化其性能并提高生产效率。
一、桁架机械手的结构分析1. 主体结构桁架机械手的主体结构通常包括底座、伸缩臂、末端执行器和控制系统。
底座是桁架机械手的支撑基础，主要承载伸缩臂和执行器的重量，并提供稳定的支撑。
伸缩臂是桁架机械手的主体部分，通过伸缩运动完成物料的搬运和装配作业。
末端执行器是桁架机械手的“手”，可以根据不同的工作需要配备各种夹具、吸盘或其他功能部件。
控制系统是桁架机械手的“大脑”，负责指挥和控制机械手的运动和动作。
2. 传动结构桁架机械手的传动结构通常采用电动机驱动液压或气动系统，通过伺服控制实现高精度的运动。
伸缩臂的伸缩机构通常采用液压缸或气缸，通过液压或气压的推拉实现伸缩运动。
末端执行器的动作通常由电动机或气动缸驱动，根据不同的工作需要实现不同的功能。
3. 控制系统桁架机械手的控制系统通常采用PLC或CNC控制器，通过编程实现各种复杂的运动轨迹和动作顺序。
控制系统负责对机械手的运动轨迹、速度、力度等参数进行精确控制，保证机械手的动作稳定、精准和可靠。
二、桁架机械手的设计分析1. 结构设计桁架机械手的结构设计需要考虑机械强度、刚度和稳定性，以保证机械手在工作中能够承受各种力学载荷和动态负载，保持稳定的运动和工作性能。
还需要考虑机械手的尺寸和工作空间，保证其能够适应不同场合的工作要求。
三、桁架机械手的性能分析1. 运动性能桁架机械手的运动性能主要包括速度、精度和稳定性。
速度是指机械手在不同工作状态下的最大运动速度和加减速度，直接影响机械手的生产效率。
精度是指机械手的运动定位精度和重复定位精度，直接影响机械手对工件的处理和装配精度。
稳定性是指机械手在运动过程中的振动和抖动情况，直接影响机械手的工作平稳性和可靠性。
桁架机械手结构和设计分析
桁架机械手结构和设计分析桁架机械手是一种能够执行复杂运动的多自由度机器人，其结构和设计至关重要。
一般而言，桁架机械手主要由三个部分组成：基座、臂和端效应器。
其中基座是机器人的主体部分，负责提供机器人的支撑力和稳定性；臂是机器人的伸缩部分，负责提供机器人的工作半径；端效应器是机器人进行工作的部分，常常与被操作对象贴合在一起。
对于机械手的结构和设计，主要考虑以下几个方面：1. 动力和控制系统桁架机械手需要有强大的动力和控制系统来实现其复杂的运动和操作。
动力系统一般由驱动系统和控制系统组成，用来提供机器人的动能和稳定性。
控制系统则用来控制机器人的运动轨迹、速度和力度等参数，其精度和可靠性直接影响机器人的工作效率和安全性。
2. 结构强度和刚度桁架机械手需要具有足够的结构强度和刚度，以支持机器人在工作中的各种运动和操作。
一般来说，机器人的结构强度和刚度主要由材料和结构布局来决定，材料的选择应该根据机器人的负荷和工作环境来决定，而结构布局则要保证机器人的各个部分结构紧密、连接稳固，以避免机器人在工作时产生过多的振动和变形。
3. 运动自由度和灵活性桁架机械手的设计必须考虑到机器人的运动自由度和灵活性。
一般来说，机器人的自由度越高，其可以执行的操作就越复杂，但其结构和控制系统也越复杂。
同时，机器人的灵活性也是非常重要的，它需要具有足够的柔性和适应性，以便在工作中适应各种不同的条件和要求。
4. 外形设计和人机交互最后，桁架机械手的设计还需要考虑其外形设计和人机交互。
外形设计要保证机器人在工作场景中具有较好的可视性和美观性，而人机交互则需要考虑到机器人的操控和监测操作，要保证其安全可靠、易于操作和方便维护。
桁架机械手结构和设计分析
桁架机械手结构和设计分析桁架机械手是一种具有高度灵活性和精准定位能力的自动化装配设备，广泛应用于现代制造业中。
它的结构和设计对于机械手的性能和稳定性有着至关重要的影响。
本文将对桁架机械手的结构和设计进行分析，探讨其关键技术和发展方向。
桁架机械手的结构通常由桁架、运动部件、执行器和控制系统等几个主要部分组成。
桁架是机械手的主要支撑结构，对于机械手的稳定性和承载能力起着关键作用。
1. 桁架结构桁架通常采用铝合金、碳纤维等高强度材料制成，具有轻量化、刚性高、稳定性好等特点。
桁架的主要作用是承载运动部件和执行器，同时在机械手运动过程中保持结构的稳定性。
现代桁架机械手的桁架结构往往采用模块化设计，可以根据实际需求进行自由组装和改造，从而满足不同场景下的生产需求。
2. 运动部件桁架机械手的运动部件通常包括关节、轴承、滑块等，用于实现机械手的多轴自由度运动。
这些运动部件需要具有高精度、低摩擦、耐磨损等特点，以确保机械手的定位精度和运动稳定性。
运动部件的设计也需要考虑其负载能力和寿命等因素，以满足机械手在不同工作环境下的需求。
3. 执行器执行器是桁架机械手的动力来源，通常包括电机、气缸、液压缸等。
执行器的选择与设计需要考虑其输出功率、速度、精度等参数，以适应不同工作场景下的需要。
执行器与运动部件之间的匹配也需要进行合理设计，以实现机械手的高效运动。
4. 控制系统控制系统是桁架机械手的大脑，负责对机械手的运动、定位、力反馈等进行实时控制。
现代桁架机械手的控制系统通常采用PLC、CNC等集成控制技术，可以实现多轴同步运动、智能路径规划、力矩控制等功能。
控制系统还需要与传感器、视觉系统等配合，实现对工件和生产环境的实时感知和调节。
二、桁架机械手的设计分析桁架机械手的设计需要全面考虑其性能、稳定性、可靠性等方面的要求，从而实现高效的自动化装配和操作。
1. 性能设计桁架机械手的性能设计包括运动性能、负载能力、定位精度等方面的考虑。
二轴桁架机器人控制系统的设计
机械装备31Mechanized Equipment2017年8月下二轴桁架机器人控制系统的设计张 豪（无锡职业技术学院控制技术学院，江苏 无锡 214121）摘 要：文章介绍了二轴桁架机器人的PLC 控制的工作原理及系统软硬件设计以及伺服系统的参数计算方法。
该控制系统以PLC 为核心，X 轴和Z 轴的运动分别由两套伺服系统控制，并以触摸屏为人机界面。
由于二轴桁架机器人具有高可靠性、高速度、高精度等特点，因此非常适合智能工厂，物流系统行业的应用。
关键词：二轴桁架机器人；控制系统；可编程序控制器；伺服系统；人机界面中图分类号：TP242 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2017）16-0031-02 桁架机器人，是能够实现自动控制的、基于空间XYZ 直角坐标系可重复编程的、多自由度的、适合不同任务的自动化设备。
桁架式机器人改变了传统的物流方式，有效地改善了作业环境，提供零件加工数字化、信息化、少人化直至无人化管理，可靠地保证了产品质量，极大地提高了劳动生产率，将工人从繁重的体力劳动中解放出来，使现代制造技术达到一个崭新的水平[1-2]。
1 控制系统设计1.1 控制系统组成该桁架机器人控制系统由硬件和软件两大部分组成。
桁架机器人控制原理图，如图1所示。
——————————————作者简介： 张豪（1981-），男，江苏扬州人，讲师、实验师，研究方向：液压与气动技术、高职教育研究。
图1 桁架机器人控制原理图图2 桁架机器人控制系统电气原理图主回路图3 桁架机器人控制系统电气原理图控制回路桁架机器人控制系统电气原理图，如图2、图3所示。
2 控制系统软件的设计及实现2.1 二轴桁架机器人伺服驱动器参数设置桁架机器人X（Z）轴脉冲及脉冲频率计算：以X 轴最大行程1800，Z 轴最大行程600为例；设脉冲当量为10μm，则PLC 发出一个脉冲，X 轴移动10μm；设齿条节距15.7mm，齿轮齿数20。
Sunicon桁架控制器说明书
桁架机械手控制器使用手册南通苏尼康自动化技术有限公司Sunicon Automation Technology Co.,Ltd.本手册版权属于南通苏尼康自动化技术有限公司所有。
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如需了解最新版本的更新内容，可至苏尼康官网进行下载。
手册版本号：SNC006-M20200401V1.0前言MH10+MC20D桁架机械手控制器是集位置控制功能、逻辑控制功能及通信功能于一体的总线式运动控制器。
为了能正确的使用该系列产品，请您仔细阅读本手册。
衷心希望您能将该桁架机械手控制器灵活运用于贵公司制造系统中的控制方面。
请妥善保管好本手册，以便需要时随时可以参考。
本手册的构成1、前言部分，主要介绍运输与存储、开箱检查、安装、接线、运行与调试、使用等方面的注意事项，以其他相关信息。
用户在使用前须认真阅读，确保安全操作。
2、产品部分，参考1-4章节。
第1章为产品概述，第2章为调试说明，第3章为运行说明，第4章为报警说明。
3、附录部分，参考第5章节，伺服驱动调试概述。
与安全有关的符号说明注意事项根据不遵守可能会造成的危害程度，分为危险和注意两类。
表示不正确的操作造成的危险情况，将会导致死亡或重伤的发生。
表示不正确的操作造成的危险情况，将导致一般或轻微的受伤，或是造成财产损失。
另外，根据具体情况，有时也会导致重大事故。
安全注意事项本章节就产品到货时的确认、保管、搬运、安装、接线、调试、运行等用户必须遵守的重要注意事项进行说明。
一般注意事项●在连接机械后开始运行前，请置于可随时紧急停止的状态。
●请绝对不要触摸产品的内部。
●在通电状态下，请务必盖好外罩。
●请按本手册记载的步骤与注意事项进行试运行。
●请勿在通电状态下拆开外罩、电缆、连接器以及选购件类。
●请勿损伤或用力拉扯电缆，也不要使电缆承受过大的力。
基于PLC的桁架机械手控制系统设计
基于PLC的桁架机械手控制系统设计
庄亚文
【期刊名称】《承德石油高等专科学校学报》
【年(卷),期】2022(24)5
【摘要】为中小企业提高生产效率和降低人工成本,基于PLC设计了一种应用于摩擦块工件上下料的四轴桁架机械手。
应用PLC、人机交互界面、伺服系统和变频
器等搭建桁架机械手控制系统的硬件部分。
通过工控机来编写控制系统的控制策略。
试验结果表明,通过该控制系统能实现对摩擦块工件快速准确的上料、下料和码垛,
同时该系统解决了企业面临的实际生产问题。
【总页数】5页(P30-34)
【作者】庄亚文
【作者单位】辽宁机电职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于PLC控制的机械手可视化控制系统设计
2.基于电子凸轮的桁架双机械手控
制系统设计3.基于PLC控制器的五轴送料机械手控制系统设计4.基于PLC控制器的电力系统机械手自动化控制系统设计5.基于PLC的桁架机械手控制系统设计
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桁架机械手参数
桁架机械手参数引言桁架机械手是一种常见的工业机器人，具有灵活度高、精度高、负载能力强等特点，广泛应用于生产线上的自动化操作。
本文将介绍桁架机械手的相关参数，包括结构参数、运动参数和控制参数等。
结构参数桁架机械手的结构参数包括机械手臂长度、关节间距、关节类型等。
这些参数直接影响机械手的工作范围、负载能力和灵活度。
1.机械手臂长度：机械手臂长度是指从机械手的基座到末端执行器的距离。
长度越长，机械手的工作范围越大，但负载能力可能会降低。
2.关节间距：关节间距是指相邻关节之间的距离。
关节间距越大，机械手的灵活度越高，但结构可能会相对复杂。
3.关节类型：桁架机械手的关节类型通常有旋转关节和直线关节两种。
旋转关节可以使机械手在水平方向上旋转，直线关节可以使机械手在垂直方向上移动。
运动参数桁架机械手的运动参数包括速度、加速度和精度等。
这些参数决定了机械手的运动性能和定位精度。
1.速度：速度是指机械手在单位时间内的位移。
桁架机械手的速度通常由电机和传动装置决定，可以通过控制电机的转速来调节。
2.加速度：加速度是指机械手在单位时间内的速度变化。
加速度越大，机械手的响应速度越快，但可能会对结构和传动装置造成一定的负载。
3.精度：精度是指机械手的定位误差。
桁架机械手的精度受到多种因素的影响，包括结构刚度、传感器精度和控制算法等。
控制参数桁架机械手的控制参数包括控制方式、控制精度和控制系统等。
这些参数决定了机械手的操作方式和控制性能。
1.控制方式：桁架机械手的控制方式通常有手动控制和自动控制两种。
手动控制可以通过操纵杆或按钮来实现，自动控制可以通过编程或传感器反馈来实现。
2.控制精度：控制精度是指机械手在执行任务时的定位精度。
控制精度受到控制系统的稳定性和传感器精度等因素的影响。
3.控制系统：桁架机械手的控制系统包括硬件和软件两个方面。
硬件包括控制器、传感器和执行器等，软件包括控制算法和编程接口等。
应用领域桁架机械手广泛应用于各个领域，包括制造业、物流业和医疗业等。
030511h01-二轴桁架机器人控制系统安装、调试与运行.
项目名称
项目五综合控制系统安装、调试与运行
任务名称
任务1二轴桁架机器人控制系统安装、调试与运行
教学设备
交流变频调速综合实训台教学场所运动控制实训室
任务描述
1.掌握控制伺服驱动系统的相关指令；
2.伺服控制的PLC复杂程序的调试；
3.二轴桁架机器人工作原理；
4.完成二轴桁架机器人控制系统的项目。（包含伺服驱动系统的选型；控制系
4.二轴桁架机器人控制系统电气原理图；
5.电子齿轮的计算；
6.伺服驱动器参数设置；
7.编写PLC的控制程序；8调试系统。
任务实施 报告
1.记录二轴桁架机器人控制系统电气原理图；
2.记录电子齿轮；
3.记录伺服驱动器参数；
4.记录调试正确的程序；
5.记录调试过程中出现的问题和解决方案。
问题讨论
2.控制系统原理图，建议教师辅助动画讲解；
3.电子齿轮的计算，建议教师辅助动画讲解；
任务实施 步骤
1.明确实训设备载体的组成，其中包括主电路、电机负载、实训台面板组成、 实训室动力电源的布线等；
2.认识伺服驱动系统，查阅伺服电动机、伺服驱动器和三菱FX系统使用手册；
3.将实训设备载体器件与电路图进行对照，读懂电路图，连接电路；
定位控制、复位回零位控制、速度控制）；
重点
1.复杂运动程序的编写；
2.回零的概念和程序编写方法；
3.识读二轴桁架机器人伺服控制系统电气原理图。
难点
1.复杂运动程序的编写；
2.回零的概念和程序编写方法；
3.识读二轴桁架机器人伺服控制系统电气原理图。
学习资源包
1.伺服电动机、伺服驱动器和三菱FX系统使用手册；
桁架机器人控制系统的基本结构
桁架机器人控制系统的基本结构
桁架机器人控制系统的基本结构通常包括以下几个部分：
1. 传感器：用于获取机器人周围环境的信息，如位置、速度、力等。
常用的传感器包括位置传感器、力传感器、视觉传感器等。
2. 执行器：负责执行控制信号，驱动机器人进行动作。
常见的执行器包括电动机、气动驱动器、液压驱动器等。
3. 控制算法：根据传感器获取的信息，实时计算出机器人需要采取的动作控制方式。
控制算法可以是经典的PID控制算法，也可以是基于模型预测控制（MPC）等先进算法。
4. 控制器：控制器是控制系统的核心部分，负责实现控制算法的运行和管理。
控制器通常由硬件和软件两部分组成，硬件部分负责接收传感器和执行器的信号，以及实现控制算法的执行；软件部分负责控制算法的运行、参数调整和用户界面的显示等。
5. 通信模块：用于与其他设备进行通信，如与上位机进行数据交换、与其他机器人进行协同操作等。
总之，桁架机器人控制系统通过传感器获取环境信息，通过控制算法计算出合适的动作控制方式，然后由控制器实现对机器人的控制和管理。
不同的应用场景和需求可能会有差异，控制系统的具体结构可以根据实际情况进行设计和调整。
桁架机械手的运行原理和适用范围
桁架机械手的运行原理和适用范围下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!一、运行原理桁架机械手是一种利用桁架结构来实现运动和操作的机械设备。
浅谈一下桁架机械手的电控系统设计规范
浅谈一下桁架机械手的电控系统设计规范特鲁门桁架机械手的电控设计、安装、调试等严格按照国家颁布的有关标准：•对各电机及设备控制总体要求：“安全、可靠、灵活、高效”；•特鲁门桁架机械手所用电器元件选用国内外优质名牌；•可编程序控制器具备上位机通讯功能，使用工业以太网通讯协议；•PLC输入、输出预留各10%以上点；•往复式提升机相应安全设计：紧急急停安全系统；•控制系统的硬件设备（如电控柜、布线等）根据布局图合理安排，不占用合理的物流处理空间与物流动线；•桁架机械手控制系统充分考虑节能措施，杜绝长时间运行、空载运行以及过载运行；•系统设备上位机和触摸屏有相应的故障提示和通讯记录，其中触摸屏有密码保护，防止外人随意操作；二.桁架机械手电控系统设计标准特鲁门电气设备和电缆的选用满足下述标准与工作环境：•周围环境温度：室内：-15℃ —+45℃•相对湿度：最大90%（+25℃）•桁架机械手所有电气装置的防护等级达到室内IP30•电气设备的设计、选择和安装符合IEC标准，特鲁门设备主要电气设备采用稳定、成熟、可靠的产品。
•所有电线两端均采用铜镀银接头，接线板上有永久清晰的编号和与接线图一致的标志。
所有电线电缆从底部进入箱、柜，柜间配线敷设在柜的上部。
填料在入口处密封，以适应粉尘环境。
•桁架机械手通过重型橡套挠性电缆经电缆拖链供电，供电电源为三相交流380V 50Hz（±10%）。
本机各辅助回路采用施耐德自动开关保护，柜内设置相应继电器和接触器。
•所有电气设备，通常不带电的金属外壳和电缆金属护套都可靠地接地或接零。
•箱、柜内电器元件排列整齐，出线端子安装在便于维修的屏(箱)内，并固定牢固，其型号、规格与设计图纸一致。
•所有机柜中的电缆将检测线、数据线、控制线和电源线分开。
通过多个设备(端子、节点)的电源接线是按照电路图的顺序进行的。
操作面板的布线也将遵循检测、数据和控制线与电源线分开的布线原则。
•盖板便于下部锁扣，也容易打开。
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22 Z 轴快速下降到 Z 轴位置 2，然后切换到低速； 23 Z 轴慢速下降到 Z 轴位置 3； 24 气爪 2 放松，放加工完成工件； 25 Z 轴慢速上升到 Z 轴位置 2； Plc 向 HMI 发送加工完成信号，接收到启动信号后，继续执行。
自动换料循环过程（每次循环都等待 HMI 的启动信号） 5 Z 轴慢速下降到 Z 轴位置 3； 6 气爪 1 夹紧，抓取毛坯件； 7 Z 轴慢速上升到 Z 轴位置 2，然后切换到高速； 8 Z 轴快速上升到安全高度 Z 轴位置 1； 9 Y 轴快速运动到待换料位置 2；[二轴桁架结构使用]） （X 和 Y 轴快速运动到待换料位置 2）；[三轴桁架结构使用]
机械手示意图 卡盘示意图
料盘示意图
1.3.2.1 操作
循环启动 停止换料 单段开关
启动自动换料，触摸屏从当前料号（由[当前行号]和[当前列号]选择）开始换料，单颗料的换料过 程请参考 I1.1。
停止自动换料
PLC 将单颗料的换料过程划分为若干阶段，打开该开关，用户可单段调试每一个阶段。当前段结
-4-
Plc 呼叫换料； 安全门打开；
1快速运动到近换料位置 3； 12 Y 轴慢速运动到换料位置 4； 13 气爪 2 夹紧，取下已完成工件； 卡盘松； 14 Y 轴慢速回退到近换料位置 3； 15 旋转汽缸动作；气爪 1 和气爪 2 交换位置； 16 Y 轴慢速运动到换料位置 4； 17 气爪 1 放松，安装毛坯件； 卡盘夹紧； 18 Y 轴慢速回退到近换料位置 3； 19 Y 轴快速运动到待换料位置 2； 20 Z 轴快速运动到安全高度 Z 轴位置 1； 21 Y 轴快速运动到放料位置 1；[二轴桁架结构使用]
1.3.2
位置窗口
桁架机械手自动换料过程的控制和显示在该窗口上实现。提供【循环启动】、【停止换料】和【单段 开关】按键，可显示各轴机床坐标、实时运动速度、工件计数、当前料号和换料阶段。绘图区可动 态显示桁架机械手的运动过程。
绘图参数按键 机床坐标
换料操作按键
轴速度 工件计数 料盘号 当前料号 动作阶段
-I-
1.桁架机械手控制系统
北京凯恩帝自动化科技有限公司
1 桁架机械手控制系统
1.1
基本配置
系统组成
概述
触摸屏版本：RS485_115200_E82_160530 PLC 版本：KTC_STD_3.0_201603xx CNC 软件版本：KTC_B02_V4.0.00a_160128[01_160127] 控制轴数：3 个（X 轴控制料盘，Y 轴和 Z 轴控制桁架机械手） 控制料盘数：2 个
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料盘切换工作类型
本系统提供双料盘换料功能，支持以下工作方式： 1 单料盘循环工作，可设置循环次数 2 双料盘循环工作，可设置循环次数
单次换料控制过程
初始状态执行 1 次（重启、故障恢复、初始化） 1 气爪 1 松开，气爪 2 松开，旋转汽缸到位； 2 Z 轴上升到安全高度 Z 轴位置 1； 3 X 和 Y 轴快速运动到取料位置 1（毛坯料盘位置）； 4 Z 轴快速下降到 Z 轴位置 2，然后切换到低速；
1.桁架机械手控制系统
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束后，换料动作停止，按【循环启动】键开始下一个阶段。
绘图参数按键
为了正确显示桁架机械手的运动过程，轴实际行程与屏幕坐标间需要设置合适的变换比例。按下绘 图区左上角的按键显示如下窗口：
各轴行程范围
绘图元件位置 绘图比例
绘图比例参数和绘图区位置参数都是灰色显示，表示这些参数是只读属性，不可手动修改。其它参 数都可以直接修改。修改后，按【应用】键保存设置，按返回键关闭该窗口。
切换窗口
按对应键可在不同窗口间切换。
-3-
工作方式切换键
工作方式状态 报警状态
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1.桁架机械手控制系统
1.3.1.2 状态显示
换料工作状态
自动换料（连续运行）、自动换料（单段运行）。
工作方式状态
自动方式、手动方式、手轮方式、回零方式
报警状态
NC 报警：CNC 报警标志置位，解除 NC 报警后改标志消失 PLC 报警：PLC 报警标志置位，解除 PLC 报警后改标志消失 PLC 工作异常：PLC 未及时更新计数器，检查 PLC 版本并确认 D10908 数值是否变化 脱机运行：触摸屏未与 CNC 建立连接，在设置页面检查触摸屏 ID 密码是否正确 未连接电缆：触摸屏 COM2 口上未接收到任何反馈数据，检查电缆连接 未初始化 ID：触摸屏 ID 码为空，请联系机床厂家
KND 数控系统内置 PLC，并支持 PLC 轴控制功能。基于此可实现独立于数控系统之外的桁架机械 手的控制与显示。数控系统和内置 PLC 控制数控机床及其附属设备单元，内置 PLC 同时也控制桁 架机械手的动作和相关开关状态，触摸屏通过 MODBUS 总线协议与内置 PLC 交换数据。 如下图所示，图中虚线框部分组成了完整的桁架机械手控制系统。
KND 数控系统
伺服控制
数控机床
桁架机械手控制系统
触摸屏
操作控制 状态交换
内置PLC PLC轴控制
动作控制 状态反馈
桁架机械手
1.2 工艺流程
OY XZ
Z轴安全高度 Y轴安全门位置
上Y
Z
主轴 下 轴
轴
料汽
卡
位缸
盘
置翻
高
转
度
位
置
Z轴速度切换高度 Z轴取料高度
料盘
启动加工前，设置好桁架参数。开始加工后，桁架机械手完成自动上下料的过程。
-2-
1.桁架机械手控制系统
1.桁架机械手控制系统
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26 X 和 Y 轴快速运动到下一个取料位置 1； 27 旋转汽缸动作；气爪 1 和气爪 2 交换位置；
1.3
1.3.1
料盘换完料 Z 轴快速运动到安全高度 Z 轴位置 1；
操作与显示
根据需求，参照 KND 数控系统界面风格设计了桁架控制单元显示界面。显示界面包括七个基本窗 口，每个基本窗口共用的元素统一放在公共窗口上。除此之外，还提供若干弹出窗口。 1 公共窗口：各页面共用的元件由该窗口统一布局 2 位置窗口：自动换料控制 3 调试控制：提供手动控制桁架的部分功能 4 参数窗口：设置各轴、料盘和其它相关参数 5 设置：显示示教开关，版本信息，取料位置 6 报警：报警信息显示 7 弹出窗口：辅助信息显示 8 屏保窗口：显示屏保页面
1.3.2.2 状态显示
机床坐标和轴速度
触摸屏实时读取并显示这些数据。轴速度指轴运动的实时速度，单位为毫米/分（mm/min）。
工件计数
每成功换一颗料，该计数加一。上电后自动清零。
1.4 参数一览表............................................................................................................................11 1.5 报警 ....................................................................................................................................... 12
1.3.1 公共元素窗口................................................................................................................................. 3 1.3.2 自动控制窗口................................................................................................................................. 4 1.3.3 手动控制窗口................................................................................................................................. 5 1.3.4 参数窗口 ........................................................................................................................................ 6 1.3.5 示教窗口 ........................................................................................................................................ 7 1.3.6 设置窗口 ........................................................................................................................................ 8 1.3.7 报警窗口 ...................................................................................................................................... 10 1.3.8 弹出窗口 ...................................................................................................................................... 10 1.3.9 屏保窗口 ...................................................................................................................................... 10